Declinación solar: Astronomía y geometría en la Escuela

Astronomía y geometría en la Escuela

Una práctica de Meridiana, astronomía de día, 

de Sergio Galarza.

Declinación solar:

Las estaciones. Radiación. Insolación.

El registro sucesivo de sombras meridianas, generadas por un gnomon a lo largo de los meses del año, nos demuestra que estas se modifican en longitud, si bien no en su orientación (la meridiana siempre es imagen del eje de giro terrestre, es decir, es un arco que une los cardinales norte-sur geográficos).

Durante los meses estivales la sombra meridiana alcanza un mínimo de longitud para el hemisferio en cuestión, índice de que el sol ha alcanzado su punto más alto sobre el horizonte del observador; allí queda quieto en apariencia un par de días (solsticio vernal) y luego comienza a descender hasta dar con la otra cota límite (6 meses después), la menor altura del sol sobre el horizonte del observador (solsticio invernal).

Solsticio significa sol quieto o sol en su sitio.

La variación de la altura h del sol con respecto al horizonte del observador puede ser referida al ecuador celeste, lo cual le da un carácter universal, es decir, puede constatarse desde cualquier otro punto del orbe, recibe el nombre de declinación y se simboliza δ.

La declinación δ solar se mide en función del ecuador celeste.

El ecuador celeste es la proyección imaginaria del ecuador terrestre sobre el cielo.

Cuando el sol transita por el ecuador celeste su declinación δ es nula o cero.

Cuando el sol se aparta (declina) del ecuador celeste hacia el sur se dice que su declinación aumenta en grados negativos -δ; por el contrario, cuando el sol declina hacia el norte su variación se registra con grados positivos δ (esto es convención).

Los días en que el astro transita el ecuador celeste son dos, reciben el nombre de equinoccios. Equinoccio alude a la simetría (equal, igual; nox, noche) entre las horas de radiación y de noche que -en teoría- tiene un área cualquiera. Dije en teoría porque la paridad horaria real no se registra en visual, ya que la refracción atmosférica nos muestra al sol sobre el horizonte minutos antes de que en realidad aparezca, y continúa mostrándole minutos después de que en realidad ya ha desaparecido.

Los días límites en declinación solar (los solsticios), sumados los días equinocciales, marcan el inicio de las cuatro estaciones para cada hemisferio.

La declinación solar variable es el origen de las estaciones.

Puesto que la irradiación de los territorios sucede con diversos ángulos de incidencia, varía la cantidad de energía absorbida por las distintas áreas geográficas. La máxima radiación solar se verifica en las zonas ecuatoriales (sitas entre los trópicos) porque allí la energía incide perpendicular a la superficie.

¿Por qué el sol incide con diverso ángulo a lo largo de un año, sobre la Tierra?

La causa de la declinación solar variable es el ángulo que el eje terrestre guarda con respecto al plano de la órbita del planeta en derredor al Sol.

Imaginemos la órbita terrestre como una elipse inscrita en un plano. Este plano es aparente y le llamamos eclíptica -o eclíptico- porque solo sobre ese camino suceden los eclipses.

El eje de giro de la Tierra se mantiene en una determinada posición, inclinado con respecto a la eclíptica casi 23,5°. Así, cada polo apunta más o menos sobre un mismo punto entre las estrellas. En el caso del hemisferio sur celeste, el polo apunta muy cerca de la estrella sigma octantis, la cual no es visible sin telescopios (el polo sur celeste es el sitio donde se proyecta en apariencia el eje de giro terrestre, entre las estrellas del hemisferio sur; el polo norte celeste se proyecta próximo a la estrella Polar).

Punto celeste sobre el que se proyecta el eje de giro terrestre en el hemisferio sur.

            Punto celeste donde se proyecta el eje de giro terrestre sobre el hemisferio norte.

Al estar inclinado el eje terrestre, los polos geográficos se alternan apuntando, ora hacia afuera, ora hacia adentro del plano de la eclíptica.

Solo dos fechas hay en que los polos equidistan del plano eclíptico, estas son las posiciones equinocciales. Las posiciones de la tierra distintas de las equinocciales siempre mostrarán un polo inclinado hacia dentro de la eclíptica –el cual sufrirá mayor insolación- y otro hacia afuera del plano imaginario eclíptico –el cual sufrirá menor insolación-.

La inclinación del eje de la Tierra parece haber tenido su origen en un antiguo impacto del planeta con un cuerpo pretérito del tamaño de Marte (bautizado Tehia). Como resultado de tal cataclismo la Tierra engrosó su núcleo, su eje quedó inclinado y los materiales excedentes -que fueron expulsados por reacción ante el impacto- cuajaron en una o dos lunas (no se sabe bien aún), hoy fundidas en la única Luna que vemos.

Sergio Galarza.